压缩机装置的制作方法

专利名称：压缩机装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种压缩机装置，尤其涉及一种能够适用于轮胎的漏气应急修理工具的压缩机装置，其在轮胎漏气时，填充压缩空气和密封剂，使轮胎能够进行应急行驶。
背景技术：
作为轮胎的漏气应急修理工具用的压缩机装置，已知有例如专利文献I所公开的装置。如图10(A)的示意性表示，在该压缩机装置中，活塞b在活塞轴bl的一端一体设置有活塞头b2，该活塞轴bl的另一端枢支撑于曲柄销a，并且，在所述活塞头b2的外周配置有对活塞头b2与缸体c的内周面之间进行密封的密封圈d。此外，随着曲柄e的旋转，活塞b改变活塞轴心j与缸体轴心i所成的活塞角度Φ并在下止点PL与上止点I3U之间往复运动。这时，因为活塞轴bl与活塞头b2形成为一体，所以，所述密封圈d也一边改变相对于平面Y的角度Θ —边往复运动，所述平面Y与缸体轴心i成直角。即，如图10(B)所示，密封圈d的直径Dl投影到平面Y时的投影外径Dla按照下述数学式变化。Dla = DlXcos Θ这里，以往，所述密封圈d被安装为相对于活塞轴心j成直角，所以，所述角度Θ与活塞角度Φ相等，此外，在下止点PL和上止点所述角度Θ ( = Φ)为O度，在其中间点PM为最大值Θμχ(= ΦΜχ)。因此，所述投影外径Dla在下止点PL和上止点I3U最大(=Dl)，在所述中间点PM最小( = DlXcos 0mJo S卩，投影外径Dla的最大变化量Λ Do为Λ Do = Dl X (Ι-cos Θ隨)。另一方面，在压缩机装置中，活塞b往复运动时，需要使密封圈d与缸体c的内周面气密地接触，因此，对密封圈d来说，除了用来进行气密接触的弹性变形外，还需要为了吸收所述最大变化量AD而进一步弹性变形。但是，总弹性变形量变大时，密封圈d的变形阻力也会变大。因此，使得驱动电机(直流电机)的电流值增大，输出效率下降。即，出现压缩机性能下降的问题。专利文献I :日本特开2005-344570号公报

发明内容
因此，本发明提供一种压缩机装置，该压缩机装置中密封圈相对于与活塞轴心成直角的基准线X以规定角度α倾斜，以此为基础，在驱动电机的负荷较大的压缩行程中，能够减少密封圈的投影外径的最大变化量，将密封圈的弹性变形量抑制为较低，抑制流向驱动电机的电流值的增加，提高输出效率。为了解决上述问题，本发明提供一种压缩机装置，该压缩机装置具有曲柄，该曲柄被电机旋转驱动，且具有绕着该曲柄的旋转中心h旋转的曲柄销；活塞,该活塞在活塞轴的一端一体地设有活塞头，该活塞轴的另一端枢支撑于所述曲柄销；
缸体，该缸体为圆筒状，具有通过所述旋转中心h的缸体轴心i，并且形成有泵室，该泵室将所述活塞头收纳为可在所述缸体轴心i上从下止点到上止点往复运动，并在该缸体与所述活塞头之间压缩空气；以及密封圈，该密封圈安装于所述活塞头的外周，对所述活塞头与所述缸体的内周面之间进行密封，在所述压缩机装置中，在通过缸体轴心i且与所述旋转中心h成直角的基准截面上，所述密封圈相对于基准线X以角度α倾斜地安装，该基准线X与活塞轴心j成直角，所述角度α为所述活塞头往复运动时所述活塞轴心j与缸体轴心 i所成的活塞角度Φ的最大值Φ_的O. 3 O. 7倍。可选地，所述压缩机装置中，所述密封圈从所述基准线X以角度α朝着所述曲柄绕所述旋转中心h旋转的旋转方向的相反方向倾斜。发明效果本发明如上所述，在通过缸体轴心i且与旋转中心h成直角的基准截面上，将密封圈安装为相对于与活塞轴心j成直角的基准线X以角度α倾斜。而且，所述角度α被设定为活塞头往复运动时的活塞角度Φ的最大值Φ_的O. 3 O. 7倍。由此，由于在下面的“具体实施方式
”中记载的理由，在驱动电机的负荷较大的压缩行程中，能够减少密封圈的投影外径的最大变化量。其结果是，能够将压缩行程中的密封圈的变形阻力抑制为较低等等，能够抑制流向驱动电机的电流值的增加而提闻输出效率。


图I是表示本发明的压缩机装置的一实施例的立体图。图2是表示其主要部分的分解立体图。图3是表示其主要部分的截面图。图4(A)、(B)是表不密封圈的截面图、及其局部放大图。图5是表示密封圈的安装角度α的截面图。图6是表示活塞的一冲程的动作的示意图。图7是对密封圈的动作进行说明的示意图。图8是以密封圈的安装角度α为参数表示密封圈的投影外径的变化的图表。图9(A)是表示本实施例制品的常温时与低温时的密封圈投影外径的变化的图表，(B)是表示间隙形成状态的图表。图10(A)、(B)是对以往的压缩机装置的动作进行说明的示意图。附图符号说明I. · ·压缩机装置；5. · ·曲柄；5Ρ. · ·曲柄销；6. · ·活塞轴；7. · ·活塞头；8. · ·活塞；10. · ·缸体；11. · ·密封圈；14. · ·泵室；G. · ·间隙；M. · ·电机；PL. · ·下止点；PU. · ·上止点。
具体实施例方式下面，对本发明的实施方式详细地进行说明。
在图I中，本实施方式的压缩机装置I在收纳壳体2内具有驱动电动机M、以及由该驱动电机M驱动的压缩机主体3。所述电机M可以采用通过汽车的12V直流电源动作的市面上销售的各种直流电机。电源线4通过安装在所述收纳壳体2的上表面的电源开关SW与该驱动电机M连接，该电源线4在顶端设有可与汽车的点火器插座连接的电源插头4A。 接着，如图2所示，所述压缩机主体3具有曲柄5，该曲柄5被驱动电机M旋转驱动；活塞8，该活塞8在活塞轴6的一端一体地设有活塞头7，所述活塞轴6的另一端枢支撑于所述曲柄5的曲柄销5P ;缸体10，该缸体10为圆筒状，将所述活塞头7收纳为可从下止点PL到上止点往复运动；以及密封圈11，该密封圈11安装于所述活塞头7的外周。所述曲柄5被驱动电机M驱动为绕旋转中心h旋转，该驱动电机M通过采用了例如齿轮、滑轮等的公知的减速机构12与曲柄5连接。此外，曲柄5如已公知的那样，在与所述旋转中心h隔着间隔的位置具有曲柄销5P，因此，曲柄销5P绕着旋转中心h转动。所述活塞8具有一端枢支撑于所述曲柄销5P的活塞轴6，并且，在该活塞轴6的另一端一体形成有圆柱状的活塞头7。本实施例中示出了所述活塞8形成为由FRP(纤维增强塑料)构成的一体成型品的情况。此外，如图2、3所示，所述活塞头7形成有使用吸气口13A和阀芯13B的吸气阀13，该吸气口 13A在该活塞头7的活塞轴心方向上贯通地延伸，该阀芯13B为例如橡胶、合成树脂、金属等弹性体且从活塞的上表面侧有弹性地关闭该吸气孔 13A。所述缸体10为具有通过所述旋转中心h的缸体轴心i的圆筒状体，该缸体10形成有泵室14，该泵室14将所述活塞头7收纳为可在所述缸体轴心i上从下止点PL到上止点PU往复运动，并在与所述活塞头7之间压缩空气。此外，所述缸体10连接有空气供给单元15，该空气供给单元15具有将从泵室14输出的压缩空气供给到装置外的空气供给流路15A。该空气供给单元15包括缓冲罐部17，该缓冲罐部17具有通过流入口 16与所述泵室14连通的缓冲罐室17A。该缓冲罐室17A储存从泵室14输出的压缩空气，抑制因活塞造成的压力波动。此外，还可以在所述流入口 16设置止回阀。另外，在所述缓冲罐部17突出地设有例如管状的连接部19，该连接部19可拆装自如地连接压缩空气供给用的软管18，所述空气供给单元15由所述缓冲罐部17和软管18构成。此外，所述密封圈11由例如丁腈橡胶(NBR)、氢化丁腈橡胶(HNBR)、硅橡胶(Q)、氟橡胶(FKM)等橡胶弹性材料构成，该密封圈11嵌合于设置在所述活塞头7的外周的周槽7A。具体地说，如图4(A)、(B)所示，在本实施例中，该密封圈11通过在截面大致为矩形的基部20的上部形成V字型槽21，从而形成为在该V字型槽的两侧设有外唇片20a和内唇片20b的截面呈V字型的形状，该外唇片20a朝向上方且向半径方向外侧倾斜，该内唇片20b向半径方向内侧倾斜。因为这种密封圈11的所述外唇片20a能够容易地向半径方向内侧发生弹性变形，所以适用于本实施方式的压缩机装置I。此外，为了方便，在图3、5、6、7中将密封环11绘制成截面呈圆形。此外，在本发明中，如图5所示，在通过所述缸体轴心i且与所述旋转中心h成直角的基准截面上，所述密封环11相对于与活塞轴心j成直角的基准线X以角度α倾斜地安装。在本实施例中表示所述活塞头7本身相对于所述基准线X以角度α倾斜、所述缸体11与该倾斜的活塞头7同心安装的情况。此外，密封圈11从所述基准线X朝着所述曲柄5绕所述旋转中心h旋转的旋转方向的相反方向倾斜。具体地说，在本实施例中，所述曲柄以旋转中心h为中心向右旋转，密封圈11从所述基准线X向左倾斜角度α。此外，该角度α被设定在活塞角度Φ的最大值Φ_的0. 3 O. 7倍的范围内，该活塞角度Φ为所述活塞头往复运动时所述活塞轴心j与缸体轴心i所成的角度。图6示意性表示活塞8的一冲程的动作，当曲柄5旋转时，活塞8改变活塞轴心j与缸体轴心i所成的活塞角度Φ并往复运动。这时，在将下止点PL处的曲柄旋转角度ω设为O。(以下止点PL为基准)的坐标系中，与以往一样，在曲柄旋转角度ω为0°及180°的位置(下止点PL及上止点PU的位置)，所述活塞角度Φ为0° (Φ =0° )，此外，在曲柄旋转角度ω为90° (压缩侧中间位置PMl)及270°的位置(吸气侧中间位置ΡΜ2)，活塞角度Φ分别呈最大值Φ_以及最小值Φ—。此外，活塞角度Φ在压缩行程侧为正，在吸气行程侧为负。另一方面，如图7的放大表示，密封圈11也一边改变相对于平面Y的角度Θ —边往复运动，该平面Y与缸体轴心i成直角。但是，在本发明中，所述密封圈11从所述基准线X以角度α朝着曲柄5的旋转方向的相反方向倾斜。因此，所述角度Θ用下述数学式(I)表示，且将密封圈11的外径Dl投影到平面Y时的投影外径Dla用下述数学式(2)表示。θ = Φ-α---(I)Dla = DlXcos(0-a) ---⑵因此，在压缩行程(ω = 0° 180° )中，投影外径Dla的变化为{D1 X cos (-α )} — {D1 X cos (0)} — {D1 X cos ( Θ 眶一a )} — {D1 X cos (0)} — {D1 X cos ( a )}。此外，当a彡θ_/2时，投影外径的最大变化量为AD = DlX {l-COS(0max-a)}，当α彡Θ _/2时，投影外径的最大变化量为AD = DlX(I-C0sa)t5无论在那种情况下，投影外径的最大变化量AD都比以往的最大变化量ADo = DlX (Ι-cos Θ mJ小。特别地，因为角度α为最大值Φ_的0.5倍(a = Θ _/2)时，投影外径的最大变化量AD最小，所以较为优选，不过，在所述最大值Φ_的0. 3 0. 7倍的范围中，因为都能够充分发挥所述最大变化量AD的减少效果，所以也可以采用。图8以所述角度α为参数表示活塞每一个冲程的、密封圈11的投影外径Dla的变化。在本实施例中，活塞角度φ的最大值φ_为11. 2°。如图8所示，可以确认在压缩行程(ω = 0° 180° )中，所述角度α为3. 36° 7. 84° (相当于活塞角度Φ的最大值Φ_的0.3 0.7倍)时，投影外径的最大变化量AD与以往的制品(α =0° )的最大变化量ADo相比大幅降低。因此，在驱动电机M的负荷较大的压缩行程中，使密封圈11与缸体10的内周面气密地接触，同时能够将密封圈11的弹性变形量抑制为最小，能够减小对驱动电机的负荷，减小使用电力，提高驱动电机的输出效率。此外，如所述图8所示，在本实施方式的压缩机装置I中，在吸气行程(ω =180° 360° )中，投影外径的最大变化量AD与以往的制品的最大变化量ADo相比反而增大。即，在吸气行程中，投影外径Dla较小，在密封圈11与缸体10的内周面之间会产生间隙。但是，在吸气行程中，因为是向泵室14内供给空气，所以不会产生任何问题。接着，对密封圈11的投影外径Dla以及缸体10的内径Do的关系进行说明。如图9(A)所示，至少在常温(20°C )下，压缩行程时的密封圈11的投影外径Dla需要比缸体10的内径Do大，由此能够使密封圈11与缸体10气密接触，能够在泵室14内压缩空气。但是，此时，常温(20°C)下的所述投影外径Dla与内径Do的差值(Dla-Do)、即作为密封圈11的弹性变形量的重叠量δ过大时，不能充分达到提高所述驱动电机的输出效率的效果，而且，当在低温状态(例如-40°C)下使用时，启动时的对驱动电机M的负荷较大，可能会发生熔断(fuse)等。 即，在所述低温状态下使用时，由金属材料构成的缸体10的内径Do基本不变，但是，由橡胶弹性材料构成的密封圈11会因收缩而使投影外径Dla减小。因此，如图9(A)所示，在低温状态下重叠量δ自身较小，但是，因为由低温造成密封圈11自身硬化，所以启动时对驱动电机M的负荷反而较大，可能会导致熔断。此外，图9(A)分别表示了密封圈11的所述角度α为5. 6° (α = Θ _/2)时、常温(20°C )下的密封圈11的投影外径Dla和缸体10的内径Do、以及-40°C下的密封圈11的投影外径Dla和缸体10的内径Do。在该图中，常温下缸体10的内径Do为17. 7mm,内径由于大约3°的拔模斜度而向上止点I3U侧减小，此外，在常温下密封圈11的投影外径Dla为18. 3mm。因此，优选地，如图9(B)所示，至少在常温(20°C )下，使压缩行程时的投影外径Dla比缸体10的内径Do大，并且，通过将其重叠量δ设定得更小，由此，使得在所述低温状态下，压缩行程时的投影外径Dla在缸体10的内径Do以下，在密封圈11与缸体10之间形成微小间隙G(包括G = Omm的情况)。该图9(B)表示整个压缩行程都形成有微小间隙G的情况，但是，也可以在压缩行程的至少一部分形成微小间隙G。换句话说，优选地，在常温(20°C)下，使压缩行程时的投影外径Dla比缸体10的内径Do大，并且将常温(20°C )下的重叠量S设定的较低，且低到在所述低温状态下、在压缩行程的至少一部分、在密封圈11与缸体10之间形成微小间隙G。在这样形成微小间隙G的情况下，因为能够将启动时密封圈11的变形阻力抑制为较低，所以能够减小对驱动电机M的负荷，减小低温启动时的电流值。此外，优选地，所述低温状态的温度从-30 0C -40 °C的范围选择。此处,所述间隙G的最大值Gmax最好比Omm大且在I. Omm以下。此外，当最大值Gmax在I. Omm以下时，如图9(B)所示，在常温状态下，密封圈11发生热膨胀，在整个压缩行程中都堵住了所述间隙G，即能够使密封圈11与缸体10的内周面气密接触。但是，所述最大值Gmax超过I. Omm时，即便在常温状态下也不能堵住所述间隙G，可能会使压缩机性能下降。因此，所述最大值Gmax的下限优选为O. 3mm以上，并且上限值优选为O. 5mm以下。上面对本发明的优选实施方式进行了详细地说明，但是，本发明不限于图示的实施方式，还可以变形为各种方式来实施。
权利要求
1.一种压缩机装置，其具有曲柄，该曲柄被电机旋转驱动，且具有绕着该曲柄的旋转中心(h)旋转的曲柄销；活塞，该活塞在活塞轴的一端一体地设有活塞头，该活塞轴的另一端枢支撑于所述曲柄销；缸体，该缸体为圆筒状，具有通过所述旋转中心(h)的缸体轴心(i)，并且形成有泵室，该泵室将所述活塞头收纳为可在所述缸体轴心(i)上从下止点到上止点往复运动，并在该缸体与所述活塞头之间压缩空气；以及密封圈，该密封圈安装于所述活塞头的外周，对所述活塞头与所述缸体的内周面之间进行密封，所述压缩机装置的特征在于，在通过缸体轴心(i)且与所述旋转中心(h)成直角的基准截面上，所述密封圈相对于基准线(X)以角度(α)倾斜地安装，该基准线(X)与活塞轴心(j)成直角，所述角度(α)为所述活塞头往复运动时所述活塞轴心(j)与缸体轴心(i)所成的活塞角度(Φ)的最大值(Φ_)的O. 3 O. 7倍。
2.根据权利要求I所述的压缩机装置，其特征在于，所述密封圈从所述基准线(X)以角度(α)朝着所述曲柄绕所述旋转中心(h)旋转的旋转方向的相反方向倾斜。
全文摘要
本发明提供一种压缩机装置(1)，该压缩机装置(1)具有一体形成有活塞轴(6)和活塞头(7)的活塞(8)，在通过缸体轴心(i)并与曲柄(5)的旋转中心(h)成直角的基准截面上，密封圈(11)相对于基准线(X)以角度(α)倾斜地安装，该基准线(X)与活塞轴心(j)成直角。所述角度(α)为所述活塞头(7)往复运动时所述活塞轴心(j)与缸体轴心(i)所成的活塞角度(Φ)的最大值(Φmax)的0.3～0.7倍。根据本发明，在驱动电机的负荷较大的压缩行程中，能够减小密封圈的投影外径的变化量，抑制流向驱动电机的电流值的增大。
文档编号F04B39/00GK102619727SQ201110375779
公开日2012年8月1日 申请日期2011年11月23日 优先权日2011年1月26日
发明者儿岛义秀, 河野励 申请人:住友橡胶工业株式会社